Реактивный двигатель с устройством, продлевающим работу реактивной струи Российский патент 2023 года по МПК F02K1/78 F03H99/00 B64C29/04 

Область техники:

Двигателестроение и Авиастроение

Аналогом Реактивного двигателя с устройством, продлевающим работу реактивной струи является прямоточный реактивный двигатель или турбореактивный двигатель. При этом его прототипом возможно назвать последний.

Реактивный двигатель - двигатель, который обеспечивает движение вперед, быстро выпуская струю жидкости или газа в направлении, противоположном направлению движения. Научно-технический энциклопедический словарь [Электронный ресурс]: enc-dic.com. (дата обращения: 04.03.2015).

Турбореактивный двигатель авиационный двигатель, в котором энергия вырабатывается реактивной силой, расширяющихся газов. Спереди в компрессор поступает воздух, нагнетается в камеру сгорания, смешивается с горючим и поджигается, отчего происходит взрывное расширение газа. Научно-технический энциклопедический словарь [Электронный ресурс]: enc-dic.com. (дата обращения: 04.03.2015).

Недостатком известных ныне реактивных двигателей (аналога и прототипа) является неполное использование их потенциала.

Раскрытие сущности Реактивного двигателя с устройством, продлевающим работу реактивной струи

1. Реактивный двигатель с устройством, продлевающим работу реактивной струи, содержащий турбореактивный двигатель, вырабатывающий энергию реактивной силой расширяющихся газов, с увеличением их давления посредством компрессии, отличающийся тем, что газы, исходящие их камеры сгорания поступают в систему из сопел, устроенных по принципу золотой спирали, сопла, обеспечивающие движение летательного аппарата в горизонтальном направлении, со стороны закручивающихся частей подсоединятся к камере сгорания, выпрямляющиеся части сопел обращены к задней части летательного аппарата, сопла такой же конструкции, обеспечивающие вертикальное движение летательного аппарата, закручивающимися концами подсоединяются к камере сгорания, выпрямляющиеся их части, направлены в вниз, сопла, обеспечивающие торможение летательного аппарата и в случае необходимости его задний ход, закручивающимися концами подсоединяются к камере сгорания, а выпрямляющимися концами направлены вперед, сечение сопел в их частях, подсоединяющихся к камере сгорания меньше, чем на их концах в соотношении 0,32 и 0,68, при такой разности сечения в соплах выполняется закон газовой динамики, проявляющийся в сопле Лаваля, в соответствии с которым в сужающейся части сопла скорость истечения газов является меньшей, дозвуковой, давление большим, а в расположенной за ней расширяющейся части скорость увеличивается, становится сверхзвуковой, а давление падает, в предложенной конструкции в сравнении с соплом Лаваля, за счет удлиненного процесса перехода от части системы с большем давлением и меньшей скоростью движения газов, к меньшему давлению и большей скорости их движения, увеличивается время работы исходящих из камеры сгорания газов, формируемых в реактивную струю, организация сопел по принципу золотой спирали с предложенной конструкцией позволяет сделать их систему более компактной, сопла могут быть установлены как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, при взлете и посадке летательного аппарата количество газов, направляемых в сопла, обеспечивающие вертикальный полет, больше, чем их количество, направляемое в сопла для горизонтального полета, при переходе в горизонтальный полет это соотношение меняется, такое изменение производится через компьютер или в ручном режиме управления, как вариант камера сгорания может быть выполнена крестообразно, в таком случае сопла, обеспечивающие вертикальное движение летательного аппарата, располагаются на продольной части крестообразной камеры сгорания, а сопла, обеспечивающие горизонтальное движение и сопла торможения - на поперечной.

2. Реактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что исходящие из камеры сгорания газы поступают в систему из восьми сопел, устроенных по принципу золотой спирали, два сопла, обеспечивающие движения летательного аппарата в горизонтальном направлении, со стороны закручивающихся частей подсоединяются к камере сгорания, выпрямляющиеся части сопел обращены к задней части летательного аппарата, четыре сопла такой же конструкции, обеспечивающие вертикальное движение летательного аппарата, закручивающимися концами подсоединяются к камере сгорания, выпрямляющиеся их части, направлены вниз, еще два сопла, обеспечивающие торможение летательного аппарата и в случае необходимости его задний ход закручивающимися концами подсоединяются к камере сгорания, выпрямляющиеся их части, направлены вперед.

3. Реактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что количество сопел может быть четыре, одно для обеспечения горизонтального движения летательного аппарата вперед, два для вертикального движения, одно для торможения и движения назад.

4. Реактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что количество сопел может быть три, одно для обеспечения горизонтального движения летательного аппарата вперед, одно для вертикального движения, одно для торможения и движения назад.

5. Реактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что камера сгорания может быть выполнена крестообразно, в таком случае сопла, обеспечивающие вертикальное движения летательного аппарата, располагаются на продольной части крестообразной камеры сгорания, а сопла, обеспечивающие горизонтальное движение и сопла торможения - на поперечной.

6. Реактивной двигатель по п. 1, отличающийся тем, что на концах сопел, могут устанавливаться конусообразные расширения, состоящие из двух конусообразных связанных между собой статично частей, одной большего размера, другой меньшего размера, расположенной внутри первой с некоторым зазором, увеличивающимся к концу, из которого реактивная струя выходит наружу.

Сущность Реактивного двигателя с устройством, продлевающим работу реактивной струи, заключается в том, что он, используя классическую схему турбореактивного двигателя, за счет специальной конструкции обеспечивает большую его компактность, продление работы выделенной энергии.

Задача предлагаемого технического решения Реактивного двигателя с устройством, продлевающим работу реактивной струи.

Задача названного двигателя заключается в том, что он обеспечивает продление работы выделяемых в результате сгорания топлива газов и придает двигателю компактность, большую, чем у известных аналогов и прототипа.

Возможность обеспечения описанного выше технического результата при осуществлении изобретения основывается на сочетании действия двух физических законов: лежащего в основе работы реактивного двигателя закона сохранения импульса и так называемого второго закона Ньютона, в соответствии с которым изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует. Данный закон, как общеизвестно, описывает взаимосвязь между приложенной к материальной точке силой и происходящего в результате ускорения этой точки. Действие данного Закона проявляется при организации двигателя, а также организации движения потока реактивной струи особым, описанным выше способом. Здесь реактивная струя служит упомянутой силой, а материальной точкой является фюзеляж летательного аппарата.

Помимо того, предложенная конструкция двигателя основана на действии закона газовой динамики, согласно которому с увеличением скорости потока, давление внутри потока уменьшается. Разность сечения канала, по которому проходит поток, обеспечивает изменение его кинетической энергии.

Реактивный двигатель с устройством, продлевающим работу реактивной струи, представлен на фигуре 1.

Работа Реактивного двигателя с устройством, продлевающим работу реактивной струи.

В сужающейся части сопла скорость истечения газов является меньшей, дозвуковой, давление большим, а в расположенной за ней расширяющейся части скорость увеличивается, становиться сверхзвуковой, а давление падает. В предложенной конструкции в сравнении с соплом Лаваля, за счет удлиненного процесса перехода от части системы с большим давлением и меньшей скоростью движения газов к меньшему давлению и большей скорости их движения, увеличивается время работы исходящих из камеры сгорания газов, формируемых в реактивную струю. Сам двигатель становится более компактным.

При взлете и посадке летательного аппарата количество газов, направляемых в сопла, обеспечивающих вертикальный полет, больше, чем их количество, направляемое в сопла для горизонтального полета. При переходе в горизонтальный полет это соотношение меняется. Такое изменение производится через компьютер или в ручном режиме управления.

Организация сопел по принципу золотой спирали с предложенной конструкцией позволяет сделать их систему более компактной.

Краткое описание чертежей:

На фигуре №1 изображена конструкция сопла Реактивного двигателя с устройством, продлевающим работу реактивной струи:

1) выпрямляющаяся часть сопла в виде золотой спирали;

2) закручивающаяся часть указанного сопла.

На фигуре №2 отображена камера сгорания со схемой примыкания сопел:

3) камера сгорания;

4) места примыкания сопел;

5) клапаны.

На фигуре 3 изображена камера сгорания, выполненная в виде креста:

3) камера сгорания;

4) места примыкания сопел;

5) клапаны.

На фигуре 4 изображено конусообразное расширение, состоящие из двух конусообразных связанных между собой статично частей, одной большего размера, другой меньшего размера, расположенной внутри первой с некоторым зазором, увеличиваемся к концу, из которого реактивная струя выходит наружу:

1) сужающаяся часть двойного конуса;

2) расширяющаяся часть двойного конуса;

3) пространство между конусами, по которой проходит газовая струя.

Осуществление Реактивного двигателя с устройством, продлевающим работу реактивной струи.

Названным двигателем могут оснащаться вновь построенные специально для него или приспособленные летательные аппараты военной и гражданской авиации, обеспечивая достижение упоминавшихся ранее полезных свойств.

Реактивный двигатель с устройством, продлевающим работу реактивной струи, функционирует следующим образом. Газы, исходящие из камеры сгорания, поступают в систему из восьми сопел, устроенных по принципу золотой спирали. Два сопла, обеспечивающие движения летательного аппарата в горизонтальном направлении, со стороны закручивающихся частей подсоединяются к камере сгорания, выпрямляющиеся части сопел обращены к задней части летательного аппарата, четыре сопла такой же конструкции, обеспечивающие вертикальное движение летательного аппарата, закручивающимися концами подсоединяются к камере сгорания, выпрямляющиеся их части направлены вниз, еще два сопла, обеспечивающие торможение летательного аппарата и в случае необходимости его задний ход, закручивающимися концами подсоединяются к камере сгорания, а выпрямляющимися концами направлены вперед. Как вариант количество сопел может быть иным. Сечение сопел вначале и в конце разное, при разности сечения в соплах выполняется закон газовой динамики, газовая струя, попадая в часть сопел с большим сечением, имеет большее давление и меньшую скорость, по мере ее прохождения по каналам сопел к меньшему сечению уменьшается давление и возрастает скорость, при такой конструкции в сравнении с соплом Лаваля, за счет удлиненного процесса перехода от части системы с большим давлением и меньшей скоростью движения газов к меньшему давлению и большей скорости их движения, увеличивается время работы газов, исходящих из камеры сгорания. Сам двигатель является более компактным. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Реактивный двигатель с устройством, продлевающим работу реактивной струи, содержащий турбореактивный двигатель, вырабатывающий энергию реактивной силой расширяющихся газов с увеличением их давления посредством компрессии, отличающийся тем, что газы, исходящие их камеры сгорания, поступают в систему из сопел, устроенных по принципу золотой спирали, сопла, обеспечивающие движение летательного аппарата в горизонтальном направлении, со стороны закручивающихся частей подсоединяются к камере сгорания, выпрямляющиеся части сопел обращены к задней части летательного аппарата, сопла такой же конструкции, обеспечивающие вертикальное движение летательного аппарата, закручивающимися концами подсоединяются к камере сгорания, выпрямляющиеся их части направлены в вниз, сопла, обеспечивающие торможение летательного аппарата и в случае необходимости его задний ход, закручивающимися концами подсоединяются к камере сгорания, а выпрямляющимися концами направлены вперед, сечение сопел в их частях, подсоединяющихся к камере сгорания, меньше, чем на их концах, в соотношении 0,32 и 0,68, при такой разности сечения в соплах выполняется закон газовой динамики, проявляющийся в сопле Лаваля, в соответствии с которым в сужающейся части сопла скорость истечения газов является меньшей, дозвуковой, давление большим, а в расположенной за ней расширяющейся части скорость увеличивается, становится сверхзвуковой, а давление падает, в предложенной конструкции в сравнении с соплом Лаваля, за счет удлиненного процесса перехода от части системы с большим давлением и меньшей скоростью движения газов к меньшему давлению и большей скорости их движения, увеличивается время работы газов, организация сопел по принципу золотой спирали с предложенной конструкцией позволяет сделать их систему более компактной, сопла могут быть установлены как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, при взлете и посадке летательного аппарата количество газов, направляемых в сопла, обеспечивающие вертикальный полет, больше, чем их количество, направляемое в сопла для горизонтального полета, при переходе в горизонтальный полет это соотношение меняется, такое изменение производится через компьютер или в ручном режиме управления, как вариант камера сгорания может быть выполнена крестообразно, в таком случае сопла, обеспечивающие вертикальное движение летательного аппарата, располагаются на продольной части крестообразной камеры сгорания, а сопла, обеспечивающие горизонтальное движение, и сопла торможения - на поперечной.

2. Реактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что исходящие из камеры сгорания газы поступают в систему из восьми сопел, устроенных по принципу золотой спирали, два сопла, обеспечивающие движения летательного аппарата в горизонтальном направлении, со стороны закручивающихся частей подсоединяются к камере сгорания, выпрямляющиеся части сопел обращены к задней части летательного аппарата, четыре сопла такой же конструкции, обеспечивающие вертикальное движение летательного аппарата, закручивающимися концами подсоединяются к камере сгорания, выпрямляющиеся их части направлены вниз, еще два сопла, обеспечивающие торможение летательного аппарата и в случае необходимости его задний ход, закручивающимися концами подсоединяются к камере сгорания, выпрямляющиеся их части направлены вперед.

3. Реактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что количество сопел может быть четыре, одно для обеспечения горизонтального движения летательного аппарата вперед, два для вертикального движения, одно для торможения и движения назад.

4. Реактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что количество сопел может быть три, одно для обеспечения горизонтального движения летательного аппарата вперед, одно для вертикального движения, одно для торможения и движения назад.

5. Реактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что камера сгорания может быть выполнена крестообразно, в таком случае сопла, обеспечивающие вертикальное движения летательного аппарата, располагаются на продольной части крестообразной камеры сгорания, а сопла, обеспечивающие горизонтальное движение, и сопла торможения - на поперечной.

6. Реактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что на концах сопел могут устанавливаться конусообразные расширения, состоящие из двух конусообразных связанных между собой статично частей, одной большего размера, другой меньшего размера, расположенной внутри первой с некоторым зазором, увеличивающимся к концу, из которого реактивная струя выходит наружу.